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單線程開發(fā)異步任務(wù)？ACE JS框架是如何實現(xiàn)的

做應(yīng)用開發(fā)時，開發(fā)語言的選擇至關(guān)重要。例如Java語言的線程特性能夠讓多任務(wù)并行，從而充分利用硬件資源開發(fā)出高性能的應(yīng)用。而HarmonyOS 2提供的應(yīng)用開發(fā)語言中，不僅有多線程的Java語言，還有單線程的JS語言。

成都創(chuàng)新互聯(lián)公司成立于2013年，先為察布查爾錫伯等服務(wù)建站，察布查爾錫伯等地企業(yè)，進(jìn)行企業(yè)商務(wù)咨詢服務(wù)。為察布查爾錫伯企業(yè)網(wǎng)站制作PC+手機(jī)+微官網(wǎng)三網(wǎng)同步一站式服務(wù)解決您的所有建站問題。

那JS語言該如何充分利用硬件資源開發(fā)出高性能的應(yīng)用呢？為此，HarmonyOS提出了“ACE JS的單線程異步機(jī)制”來解決這一問題。

雖然，JS語言本身是無法實現(xiàn)異步功能，但是ACE JS框架提供了多線程的宿主環(huán)境，通過消息通信機(jī)制讓JS語言有了異步的屬性，接下來我們來了解下具體的實現(xiàn)原理。

ACE開發(fā)框架

使用JS開發(fā)HarmonyOS應(yīng)用，使用的開發(fā)框架名為ACE（Ability Cross-Platform Environment），該框架適用于手機(jī)、平板、智慧屏、智慧表、車機(jī)等設(shè)備，具備“一次開發(fā)，多端部署”的能力。

ACE框架包括應(yīng)用層（Application）、前端框架層（Framework）、引擎層（Engine）和平臺適配層（Porting Layer），如下圖所示：

  • Application：應(yīng)用層表示開發(fā)者使用JS UI框架開發(fā)的FA應(yīng)用，這里的FA應(yīng)用特指JS FA應(yīng)用；
  • Framework：前端框架層主要完成前端頁面解析，以及提供MVVM（Model-View-ViewModel）開發(fā)模式、頁面路由機(jī)制和自定義組件等能力；
  • Engine：引擎層主要提供動畫解析、DOM（Document Object Model）樹構(gòu)建、布局計算、渲染命令構(gòu)建與繪制、事件管理等能力；
  • Porting Layer：適配層主要完成對平臺層進(jìn)行抽象，提供抽象接口，可以對接到系統(tǒng)平臺。比如：事件對接、渲染管線對接和系統(tǒng)生命周期對接等。

ACE開發(fā)框架的線程模型

每個HarmonyOS JS應(yīng)用，都是通過上圖所示的ACE開發(fā)框架進(jìn)行加載渲染的。ACE開發(fā)框架包含了JS線程、UI線程、GPU線程、IO線程，并且在ACE框架外還會存在一類后臺任務(wù)線程。其中GPU線程與IO線程為ACE框架內(nèi)部的專有線程，主要作用于ACE框架初始化與頁面加載渲染的過程；UI線程、JS線程和后臺任務(wù)線程會與應(yīng)用開發(fā)代碼相關(guān)：

  • UI線程：負(fù)責(zé)應(yīng)用界面的繪制刷新，與應(yīng)用的進(jìn)程號相同，又叫主線程。如果開發(fā)JS+JAVA的混合編程，JAVA PA（Particle Ability）的onStart/onConnect等Ability生命周期回調(diào)便是運行在主線程，若在這些生命周期回調(diào)上執(zhí)行耗時操作則會導(dǎo)致JS UI的繪制刷新卡住。
  • JS線程：應(yīng)用的JS代碼會被JS引擎解析執(zhí)行，并運行在JS線程上，而JS又是單線程語言，所以目前我們工程中看到的所有的JS代碼都會執(zhí)行在這個進(jìn)程下唯一的JS線程上。
  • 后臺任務(wù)線程：這里是對ACE框架外部的后臺線程的一個統(tǒng)稱，并不單指一個線程，也并不唯一。后臺任務(wù)線程包含了Java PA線程、文件操作API、網(wǎng)絡(luò)訪問API內(nèi)部實現(xiàn)等相關(guān)線程。

下面我們結(jié)合測試代碼，分析這三個線程的作用和關(guān)系。

JS線程與UI線程的關(guān)系

為了驗證JS線程與UI線程的關(guān)系，我們準(zhǔn)備了一個實驗性質(zhì)的Demo，主要代碼以及運行過程的Log如下：

首先我們在IDE建立一個Empty Ablity(JS)模板的HelloWorld工程，在生命周期、按鈕響應(yīng)回調(diào)方法里增加Log以觀察線程情況。剛創(chuàng)建的app.js中Application生命周期默認(rèn)已經(jīng)有Log，無需額外添加。

我們只需要在主界面index.js文件中onInit增加日志：

 
 
 
 
      
  
  
  
  1. console.info('page.default onInit'); 
    2.

然后在index.hml中增加一個button以及會一直進(jìn)行動畫的progress組件：

 
 
 
 
      
  
  
  
  1. I'm a button 
    2.   
  
  
  
  2.  
    3.

最后在index.js中增加按鈕點擊響應(yīng)事件以及Log，并且嘗試sleep阻塞js線程：

 
 
 
 
      
  
  
  
  1. function sleep(delay) { 
    2.   
  
  
  
  2. for (var t = Date.now(); Date.now() - t <= delay; ); 
    3.   
  
  
  
  3. } 
    4.   
  
  
  
  4. onButtonClick() { 
    5.   
  
  
  
  5. console.info('onButtonClick begin'); 
    6.   
  
  
  
  6. sleep(1000); 
    7.   
  
  
  
  7. console.info('onButtonClick end'); 
    8.   
  
  
  
  8. } 
    9.

將應(yīng)用運行起來，點擊兩次按鈕，得到如下Log：

從輸出的Log中，我們可以看到這個JS FA進(jìn)程號為22592，也就是說UI線程是22592；生命周期回調(diào)以及按鈕響應(yīng)均在24077線程，這個就是JS線程，所以JS線程與UI線程不是同一個線程。

并且我們嘗試通過sleep方法阻塞JS線程，想觀察JS線程阻塞是否會影響到UI線程的刷新。最終得出的結(jié)論是無論JS線程sleep多長時間，UI界面上的progress組件動畫一直會不斷刷新，按鈕也會有按壓效果變化，所以我們可以推測JS線程與UI線程的相互調(diào)用應(yīng)該是通過某種消息機(jī)制完成的，而不是阻塞式的調(diào)用。

JS線程與后臺任務(wù)線程的關(guān)系

ACE JS框架提供了JS FA（Feature Ability）調(diào)用Java PA（Particle Ability）的機(jī)制，該機(jī)制提供了一種通道來傳遞方法調(diào)用、處理數(shù)據(jù)返回以及訂閱事件上報。通過以下Demo可以驗證 JS 線程與Java PA線程的關(guān)系：

在JS中，我們通過FeatureAbility.callAbility拉起并調(diào)用了名為一個類名為ServiceAbility的Java PA，并拿到返回結(jié)果：

 
 
 
 
      
  
  
  
  1. var action = {}; 
    2.   
  
  
  
  2. action.bundleName = 'com.blancwu.test'; 
    3.   
  
  
  
  3. action.abilityName = 'com.blancwu.test.ServiceAbility'; 
    4.   
  
  
  
  4. action.messageCode = 1001; 
    5.   
  
  
  
  5. action.abilityType = 0; 
    6.   
  
  
  
  6. action.syncOption = 0; 
    7.   
  
  
  
  7.  
    8.   
  
  
  
  8. console.info('FeatureAbility.callAbility begin' + JSON.stringify(action));FeatureAbility.callAbility(action).then(function (value) { 
    9.   
  
  
  
  9. console.info('FeatureAbility.callAbility async result ' + JSON.stringify(value)); 
    10.   
  
  
  
  10. }) 
    11.   
  
  
  
  11. console.info('FeatureAbility.callAbility end' + JSON.stringify(action)); 
    12.

在ServiceAbility的onRemoteRequest中增加Log輸出，并sleep 1秒鐘，以便觀察線程情況與之間關(guān)系：

 
 
 
 
      
  
  
  
  1. @Override 
    2.   
  
  
  
  2. public boolean onRemoteRequest(int code, MessageParcel data, MessageParcel reply, MessageOption option) throws RemoteException { 
    3.   
  
  
  
  3. HiLog.info(LABEL_LOG, "onRemoteRequest begin " + code); 
    4.   
  
  
  
  4. if (code == 1001) { 
    5.   
  
  
  
  5. try { 
    6.   
  
  
  
  6. Thread.sleep(1000); 
    7.   
  
  
  
  7. } catch (InterruptedException e) { 
    8.   
  
  
  
  8. e.printStackTrace(); 
    9.   
  
  
  
  9. } 
    10.   
  
  
  
  10. Map result = new HashMap(); 
    11.   
  
  
  
  11. result.put("result", 1); 
    12.   
  
  
  
  12. reply.writeString(ZSONObject.toZSONString(result)); 
    13.   
  
  
  
  13. } 
    14.   
  
  
  
  14. HiLog.info(LABEL_LOG, "onRemoteRequest end " + code); 
    15.   
  
  
  
  15. return super.onRemoteRequest(code, data, reply, option); 
    16.   
  
  
  
  16. } 
    17.

完成以上代碼后，并進(jìn)行執(zhí)行，可得到的Log如下：

我們觀察到本次運行主進(jìn)程（UI線程）號為4133，JS代碼執(zhí)行在JS線程5887，Java PA響應(yīng)onRemoteRequest執(zhí)行在另一個后臺任務(wù)線程5837。通過Log我們看到onRemoteRequst即使阻塞了后臺任務(wù)線程1s也不會影響JS線程的并行執(zhí)行以及主線程（UI線程）上動畫的刷新，做到了JS線程與后臺任務(wù)線程異步地執(zhí)行事務(wù)。

JS線程的異步機(jī)制

上面從代碼實驗角度觀察到了JS線程與其他線程的異步關(guān)系，那么JS線程處理來自其他多個線程的調(diào)用是怎么實現(xiàn)的呢？
首先，我們來看一下傳統(tǒng)瀏覽器環(huán)境下的運行機(jī)制：

上圖中，JS線程中的函數(shù)調(diào)用會存在于棧（stack）中，棧中的函數(shù)可以調(diào)用瀏覽器環(huán)境提供的WebAPIs，包含了DOM、ajax、timeout等API，這些API會在瀏覽器環(huán)境提供的另外一個外部線程執(zhí)行，執(zhí)行完成后會在任務(wù)隊列（callback queue）中加入對應(yīng)的回調(diào)事件（如onClick、onLoad、onDone）。

當(dāng)棧中的代碼執(zhí)行完畢，即棧清空后，JS線程又會通過event loop取出任務(wù)隊列中的下一個任務(wù)進(jìn)行執(zhí)行，以此類推完成整個程序執(zhí)行。

HarmonyOS ACE開發(fā)框架同樣遵循上述最基本的EventLoop調(diào)度機(jī)制，并且提供了更多的機(jī)制和API，讓業(yè)務(wù)邏輯可以在外部線程執(zhí)行，包含了上面提到的Java PA以及異步回調(diào)的系統(tǒng)能力API。其中，異步回調(diào)的系統(tǒng)能力API包含如文件系統(tǒng)操作和網(wǎng)絡(luò)操作等，具體大家可以按照我們實驗Demo的方法去嘗試一下。
● 參考 https://developer.harmonyos.com/cn/docs/documentation/doc-references/js-apis-file-storage-0000000000629445

未來發(fā)展的展望

目前ACE JS應(yīng)用內(nèi)實現(xiàn)多線程的最佳方式是通過混合編程調(diào)用Java PA方式，未來，隨著純JS應(yīng)用越來越多，只支持單線程的JS ACE框架的異步API并不能解決各種復(fù)雜場景問題。

單線程的JS加上異步API能夠很好解決單個I/O阻塞的問題，但是如果遇到大量的I/O事件，比如批刪除大量文件，通過for循環(huán)發(fā)起了大量異步任務(wù)，也會降低執(zhí)行效率，甚至阻塞其他異步任務(wù)的執(zhí)行。并且如果要使用JS語言開發(fā)計算密集型的任務(wù)，也無法在唯一的JS線程上進(jìn)行。

這時就需要一個真正的JS多線程處理機(jī)制了，雖然目前HarmonyOS 2還未支持，但未來HarmonyOS會考慮規(guī)劃出與HTML5類似提供支持WebWorker機(jī)制，支持開發(fā)出多線程的JS代碼，提供給應(yīng)用開發(fā)者更多的發(fā)揮空間。


本文標(biāo)題：單線程開發(fā)異步任務(wù)？ACE JS框架是如何實現(xiàn)的
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